一種基于智能電表的用電信息采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)信息化領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于智能電表的用電信息采集系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 用戶基于智能電表的用電信息采集系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)終端用戶的用電數(shù)據(jù)的采集和 分析，實(shí)現(xiàn)用電監(jiān)控、推行階梯定價(jià)、負(fù)荷管理、線損分析，最終達(dá)到自動(dòng)抄表、錯(cuò)峰用電、用 電檢查（防竊電）、負(fù)荷預(yù)測(cè)和節(jié)約用電成本等目的。
[0003] 隨著用電管理水平的不斷提高，人工抄表已經(jīng)不能滿足人們的需要，遠(yuǎn)程自動(dòng)抄 表逐漸取代人工抄表，解決了人工抄表誤差大、工作量大的問(wèn)題。
[0004] 目前，W自動(dòng)化、信息化、互動(dòng)化為特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程的加快，電網(wǎng)的 功能和形態(tài)正在發(fā)生深刻變革，一場(chǎng)W智能電網(wǎng)為重要標(biāo)志的新的能源革命正在拉開(kāi)帷 幕。利用現(xiàn)代通信技術(shù)、信息技術(shù)、營(yíng)銷(xiāo)技術(shù)構(gòu)建智能用電服務(wù)體系是智能電網(wǎng)的重要工作 之一。依托智能電網(wǎng)和現(xiàn)代管理理念，利用高級(jí)計(jì)量、高效控制、高速通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng) 響應(yīng)迅速、計(jì)量公正準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、服務(wù)高效便捷，構(gòu)建智能電網(wǎng)與電力用戶電力流、 信息流、業(yè)務(wù)流實(shí)時(shí)互動(dòng)的新型供用電關(guān)系是智能用電服務(wù)體系的主要內(nèi)容。 陽(yáng)〇化]隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了基于智能電表的用電信息采集系統(tǒng)?；谥悄茈姳淼挠?電信息采集系統(tǒng)是對(duì)電力用戶的用電信息進(jìn)行采集、處理和實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用電信 息的自動(dòng)采集、計(jì)量異常監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、用電分析和管理、相關(guān)信息發(fā)布、分布式能源 監(jiān)控、智能用電設(shè)備的信息交互等功能?；谥悄茈姳淼挠秒娦畔⒉杉到y(tǒng)是智能用電管 理、服務(wù)的技術(shù)支持系統(tǒng)，為管理信息系統(tǒng)提供及時(shí)、完整、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)用電數(shù)據(jù)。
[0006] 用電信息采集的核屯、是智能電表，智能電表就是通過(guò)計(jì)算機(jī)、電信通信等技術(shù)的 應(yīng)用，把智能忍片CPU作為技術(shù)核屯、，制作出的有著電功率計(jì)量計(jì)時(shí)、電子計(jì)費(fèi)化及與上位 機(jī)通信聯(lián)系和用電管理等各項(xiàng)功能的電度表。智能電表已經(jīng)成為智能電網(wǎng)的強(qiáng)大終端，它 已經(jīng)與傳統(tǒng)意義上的電表有著本質(zhì)上的區(qū)別，不僅有著傳統(tǒng)意義上電表的功能，還具備雙 向多種費(fèi)用率的計(jì)算，W及對(duì)用戶端的有效控制等，智能電表現(xiàn)在已經(jīng)成為未來(lái)電網(wǎng)終端 的發(fā)展方向。
[0007] 智能電表的廣泛推廣與應(yīng)用，改變了W往人工抄表帶來(lái)的麻煩，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)抄表， 同時(shí)，通過(guò)智能系統(tǒng)的有效控制，把用電數(shù)字信息進(jìn)行分析處理，把用戶的電價(jià)信息、繳費(fèi) 說(shuō)明和用電信息等全部通知到用戶的手中，實(shí)現(xiàn)了用電的優(yōu)質(zhì)化服務(wù)和科學(xué)化管理。
[0008] 現(xiàn)有的智能電表存在時(shí)鐘準(zhǔn)確性、計(jì)量方式有效性、通信效率等方面還有待進(jìn)一 步提局。
[0009] 在用電信息采集方面，現(xiàn)有智能電表在實(shí)現(xiàn)信息采集的精細(xì)化方面還有不足，還 不能滿足用戶和電力企業(yè)的更高要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 至少部分的解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于智能電表的用電 信息采集系統(tǒng)，包括：智能電表、多個(gè)與所述智能電表相連的智能開(kāi)關(guān)、所述智能開(kāi)關(guān)控制 的用電設(shè)備、與所述智能電表連接的中屯、服務(wù)器；
[0011] 所述智能電表包括硬件部分，其中，硬件部分包括微處理器、供電單元、時(shí)鐘單元、 存儲(chǔ)單元、電流采樣單元、電壓采樣單元、溫度采樣單元、濕度采樣單元、顯示單元、通信接 口單元、開(kāi)關(guān)接口單元；供電單元、時(shí)鐘單元、存儲(chǔ)單元、電流采樣單元、電壓采樣單元、溫度 采樣單元、濕度采樣單元、顯示單元、通信接口單元、開(kāi)關(guān)接口單元分別與微處理器相連；其 中，
[0012] 所述微處理器：為智能電表的控制核屯、，用于與智能電表的其他單元進(jìn)行交互并 完成各種運(yùn)算；
[0013] 所述供電單元：用于為智能電表的各個(gè)電路提供電源供應(yīng)；
[0014] 所述時(shí)鐘單元：用于為智能電表提供時(shí)鐘功能；
[0015] 所述存儲(chǔ)單元：用于存儲(chǔ)智能電表采集的各種數(shù)據(jù)；
[0016] 所述電流采樣單元：用于采集瞬時(shí)電流；
[0017] 所述電壓采樣單元：用于采集瞬時(shí)電壓；
[0018] 所述溫度采樣單元：用于采集當(dāng)前溫度值；
[0019] 所述濕度采樣單元：用于采集當(dāng)前濕度值；
[0020] 所述顯示單元：用于顯示各種數(shù)據(jù)；
[0021] 所述通信接口單元：用于實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備之間的通信；
[0022] 所述開(kāi)關(guān)接口單元：包括多個(gè)開(kāi)關(guān)接口，每個(gè)開(kāi)關(guān)接口連接一智能開(kāi)關(guān)，至多可W 包括32個(gè)開(kāi)關(guān)接口；
[0023] 所述智能開(kāi)關(guān)：接受所述智能電表的開(kāi)關(guān)管理模塊管理，用于與一個(gè)或多個(gè)用電 設(shè)備相連，并對(duì)相連的一個(gè)或多個(gè)用電設(shè)備進(jìn)行控制；
[0024] 所述中屯、服務(wù)器：統(tǒng)一管理基于智能電表的用電信息采集系統(tǒng)的指令下達(dá)、數(shù)據(jù) 處理、通信傳輸和業(yè)務(wù)應(yīng)用。
[0025] 其中，所述智能電表的所述開(kāi)關(guān)接口單元的每個(gè)開(kāi)關(guān)接口對(duì)應(yīng)連接一電流采樣單 元和一電壓采樣單元；
[00%] 所述基于智能電表的用電信息采集系統(tǒng)通過(guò)連接智能開(kāi)關(guān)，實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)智能開(kāi) 關(guān)所控制的用電設(shè)備的用電情況，當(dāng)某一智能開(kāi)關(guān)所控制的用電設(shè)備的用電量過(guò)大，控制 該智能開(kāi)關(guān)或其它智能開(kāi)關(guān)的用電功率。
[0027] 其中，所述智能電表的供電單元采用變壓器線性電源的供電方式，微處理器的電 源部分采用全波整流，將供電單元變壓器次級(jí)的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，再經(jīng)過(guò)第一穩(wěn) 壓二極管，電壓穩(wěn)定在10V左右，輸入可調(diào)的LD0,輸出電壓為4V左右。
[0028] 其中，所述智能電表還包括軟件部分，軟件部分包括：嵌入式操作系統(tǒng)、系統(tǒng)初始 化模塊、時(shí)鐘校準(zhǔn)模塊、參數(shù)測(cè)量模塊、通信管理模塊、開(kāi)關(guān)管理模塊；
[0029] 所述嵌入式操作系統(tǒng)：用于管理智能電表的軟硬件；
[0030] 所述系統(tǒng)初始化模塊：用于在智能電表上電后的系統(tǒng)初始化工作；
[0031] 所述時(shí)鐘校準(zhǔn)模塊：用于對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)；
[0032] 所述參數(shù)測(cè)量模塊：用于測(cè)量得到各種參數(shù)值；
[0033] 所述通信管理模塊：用于管理與智能電表相連接設(shè)備之間的通信；
[0034] 所述開(kāi)關(guān)管理模塊：用于管理連接到智能電表的智能開(kāi)關(guān)。
[0035] 其中，所述智能電表的時(shí)鐘校準(zhǔn)模塊每隔1秒鐘被調(diào)用一次，利用所述溫度采樣 單元中的溫度傳感器，測(cè)量當(dāng)前的溫度值，然后根據(jù)晶體的溫度和頻率準(zhǔn)確度的特性曲線， 對(duì)晶體的偏差進(jìn)行補(bǔ)償，時(shí)鐘校準(zhǔn)的過(guò)程為：首先判斷溫度傳感器的溫度是否改變，如果不 改變，則不需要校準(zhǔn)；如果溫度值發(fā)生變化，采集到當(dāng)前溫度值，根據(jù)溫度與頻率精確度之 間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，用當(dāng)前溫度值查表獲得頻率值來(lái)校準(zhǔn)時(shí)鐘，其中，所述對(duì)應(yīng)關(guān)系表為根據(jù) 晶體的溫度和頻率準(zhǔn)確度的特性曲線所列出的-40度至100度溫度與晶體頻率的非線性 表。
[0036] 其中，所述智能電表的參數(shù)測(cè)量模塊通過(guò)W下公式測(cè)量電流有效值和電壓有效 值：
[0039] 其中，Irms為電流有效值，Vrms為電壓有效值，K1為電流增益，KV為電壓增益，V似、 1化）分別為時(shí)刻k的瞬時(shí)電壓值和瞬時(shí)電流值；N為一個(gè)采樣周期內(nèi)采樣次數(shù)，即采樣頻 率.
[0040] 所述參數(shù)測(cè)量模塊通過(guò)W下公式測(cè)量有功功率：
[0041 ]
[0042] 其中，P為有功功率，Kp為有功功率增益。
[0043] 其中，所述智能電表的通信管理模塊包